Di che colore sono gli elettroni? è apparso originariamente su Quora: la rete di condivisione della conoscenza dove domande avvincenti trovano risposte da persone con intuizioni uniche.

Risposta di Jerzy Michał Pawlak, PhD in Fisica delle alte energie, su Quora:

Partiamo dalla domanda “come percepiamo il colore?” I nostri occhi, quando ricevono la luce, misurano non solo la sua intensità, ma anche, molto approssimativamente, la sua lunghezza d’onda. Raramente vediamo una luce veramente monocromatica; di solito ciò che vediamo è una miscela di diverse lunghezze d’onda. I nostri occhi si sono evoluti per percepire una particolare miscela, in cui le proporzioni delle varie lunghezze d’onda sono simili, come nella luce solare naturale, come neutra o “bianca”. Ora, se guardate un oggetto che riflette o disperde la luce, e riflette tutte le lunghezze d’onda della luce allo stesso modo, allora vedrete il colore dell’oggetto come “neutro”. Quando vedete un oggetto colorato, significa che riflette qualche lunghezza d’onda più forte di altre, e quindi la luce riflessa che arriva ai vostri occhi ha una composizione diversa della lunghezza d’onda e voi la vedete come colorata.

Così, come è con gli elettroni? Riflettono tutte le lunghezze d’onda allo stesso modo? Beh, dipende. Se sono legati in atomi e molecole, allora possono solo assorbire o riflettere specifiche lunghezze d’onda. Infatti, la maggior parte dei colori degli oggetti che vedi intorno a te deriva da questo meccanismo: gli elettroni legati nelle molecole di colorante disperdono specifiche lunghezze d’onda della luce.

Quindi, significa che gli elettroni hanno colore? No, perché lo stesso elettrone legato in molecole diverse produrrebbe colori diversi, quindi non è una proprietà dell’elettrone. Per rispondere alla domanda dobbiamo liberare gli elettroni da qualsiasi legame atomico o molecolare e guardare un elettrone libero.

Purtroppo, per un singolo elettrone libero, non si vedrebbe molto, ma fortunatamente si ha la possibilità di guardare ogni giorno un grande insieme di elettroni quasi liberi guardando superfici metalliche, per esempio, negli specchi. Un metallo è costituito da atomi in un reticolo cristallino. Mentre la maggior parte degli elettroni sono legati agli atomi, alcuni di essi (quelli sugli strati di elettroni più esterni) possono vagare praticamente liberi attraverso il cristallo. E la loro interazione con la luce è molto simile a quella degli elettroni liberi. Come puoi vedere nello specchio, la luce bianca riflessa in esso rimane bianca – ciò significa che gli elettroni sono di colore neutro.

Ah, sì, potresti chiedere dell’oro. È giallo, non neutro. Non significa che gli elettroni dell’oro siano “gialli”. La ragione per cui l’oro non è bianco sta in quegli elettroni che non sono liberi, ma rimangono legati agli atomi d’oro. Gli elettroni liberi in un pezzo d’oro rifletterebbero felicemente ogni colore della luce, come in altri metalli; tuttavia, gli atomi d’oro possono assorbire parte della luce blu, quindi in effetti meno luce blu viene riflessa e si vede quel colore giallo.

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